Cellular automata

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    1. 1. Autômatos Celulares Alunos: Alloma Karoline Camargos Silva Daniel França Dutra Rodrigo Rodrigues Coura
    2. 2. AUTÔMATOS CELULARES“Autômatos celulares (ACs) são sistemas distribuídosespacialmente, consistindo de um grande número de componentes simples idênticos, com conectividade local.”
    3. 3. ORIGEM• Anos 40/50No final da década de 1940, von Neumann começou a conceberuma teoria sistemática: matemática e lógica capaz de contribuirpara a compreensão de sistemas naturaisA proposição inicial do AC é creditada a von Neumann e Ulam “Que tipo de organização lógica é suficiente para um autômato ser capaz de reproduzir a si mesmo?”Ele não estava interessado em estudar sistemas do ponto de vistade baixo nível, mas queria informação lógica abstrata contida napropriedade auto-reprodução de tal sistema.
    4. 4. ORIGEMVon Neumann tentou demonstrar a existência de uma máquinade Turing.Ele tentou justificar seu raciocínio que, desde os processos emque a vida se baseia, são algoritmicamente descritível, então, aprópria vida é realizável por máquinas.
    5. 5. ORIGEM• Anos 70John ConwayGame of Life popularizou os ACs nos meios acadêmicos comestruturas que se assemelhavam a organismos artificiais.• Anos 80WolframACs Elementares - 256 regras de ACs
    6. 6. DEFINIÇÕES BÁSICAS• Cada célula está ligado a n-vizinhos• A vizinhança de a, é a em si• Um AC consiste de uma matriz de células• Cada célula pode estar em um número finito de estados, atualizado de forma síncrona em passos de tempo discretos, de acordo com uma regra de interação regra local• A matriz celular é n-dimensional, onde n = 1, 2, 3• i, j indicam a posição (linha, coluna)• t indica o tempo• Regras de transição
    7. 7. DEFINIÇÕES BÁSICASVizinhançaVon-Neumann:Moore:
    8. 8. AC AUTO-REPLICANTES• Langton mostrou que as estruturas auto-replicantes podem emergir de estados inicialmente aleatórios, e que as regras para controlar a auto-replicação podem ser descobertas através de métodos evolução artificiais (ie. Algoritmos Genéticos).• Um Algoritmo Genético pode ser usado para a identificação automática de um conjunto de regras de transição que causariam a estrutura de se replicar• Uma abordagem de Algoritmo Genético pode ser utilizado como um método para pesquisar o espaço de regras de ACs.
    9. 9. DISCUSSÃO E DIREÇÕES FUTURAS• O estudo da auto-replicação e de seus princípios podem nos ajudar a entender o funcionamento interno de auto-replicação na natureza, determinar as condições que um tal sistema deve atender e dar explicações para os fenômenos observados empiricamente
    10. 10. APLICACÕES DE AC• Jogo da Vida• Disseminação de Dengue• Propagação do Fogo• Criptografia
    11. 11. JOGO DA VIDARegras:• Qualquer célula viva com menos de dois vizinhos vivos morre de solidão.• Qualquer célula viva com mais de três vizinhos vivos morre de superpopulação.• Qualquer célula com exatamente três vizinhos vivos se torna uma célula viva.• Qualquer célula com dois ou três vizinhos vivos continua no mesmo estado para a próxima geração.

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